综述：中国城市污水处理厂中的多类内分泌干扰化学物质：基于化学性质和生物降解性的存在情况、去除效率及其生态影响

《Journal of Environmental Sciences》：Multiclass endocrine-disrupting chemicals in China WWTPs: occurrence, removal efficiencies, and ecological implications based on chemical and biodegradable evidence

本研究系统评估了中国污水处理厂（WWTPs）中多类内分泌干扰化学物质（EDCs）的迁移、去除效率及生态风险。结果表明：EDCs总去除率为78.6%，其中生物降解（57.9%）和三级处理（2.2%）贡献最大；残留EDCs主要分布于出水（21.4%）和污泥（10.5%），污泥中DEHP浓度达 influent 的656倍；雌激素和酚类物质在二级处理中去除效果显著（71.7%-86.2%），而DEHP等难降解物在三级处理中仍存较高风险（98%残余RQ）。优化生物处理（如MBBR）与三级物化工艺（混凝-沉淀-过滤-消毒）可协同提升EDCs去除效能，并需加强不同区域污泥管理策略的针对性研究。

　　

王辉|吕楠|刘峰|董斌|徐祖欣

同济大学环境科学与工程学院，上海200092，中国

摘要

内分泌干扰物（EDCs）在环境中广泛存在，对生态和健康构成风险。本研究系统评估了多类EDCs在中国污水处理厂（WWTPs）中的存在情况、归趋及去除效果。结果显示，EDCs的整体去除率为78.6%，主要通过生物降解（57.9%）和三级处理（2.2%）实现。剩余的EDCs分布于出水（21.4%）和污泥（10.5%）中，由于积累作用，污泥中的EDCs浓度可达进水水平的656倍。类固醇激素和酚类化合物的去除率较高（分别为71.7%和63.4%），而邻苯二甲酸二乙基己酯（DEHP）由于降解性差（仅去除34.0%）在污泥中积累。不同城市的雌激素活性存在差异（北京/合肥 > 广州 > 上海），其中雌二醇（EE2）在出水中占主导地位，而邻苯二甲酸酯（PAEs）（例如DEHP）在污泥中较为普遍（合肥污泥中占53.4%）。风险商数（RQ）分析表明，DEHP、壬基酚（NP）、辛基酚（OP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是进水中的主要生态风险源（占总RQ的98%）。生物处理将总体风险降低了82%，消除了二甲基邻苯二甲酸酯（DMP）并减轻了雌酮（E1）、NP、OP和DBP的风险。三级处理进一步降低了风险（4%），但NP、苯基丁基邻苯二甲酸酯（BBP）、DBP和DEHP仍具有中至高风险（残留RQ为98%），NP、OP和PAEs对污泥也存在中等风险。延长水力/污泥停留时间可促进生物降解，定量元分析证实，移动床生物膜反应器结合厌氧-缺氧-好氧处理以及混凝-沉淀-过滤-消毒工艺是去除EDCs的最佳方案。这些发现有助于优化污水处理厂运营和制定针对性的污泥管理策略。

引言

内分泌干扰物（EDCs）是环境管理中的重大挑战，因其广泛存在、持久性、生物累积潜力以及在极低浓度下就能引发健康问题。世界卫生组织将其定义为能够改变内分泌系统功能并导致生物体及其后代或亚种群出现不良健康影响的外源性化合物或混合物（Blanchfield等人，2015年）。EDCs不仅威胁生态完整性，也影响公共健康。城市污水处理厂（WWTPs）是EDCs环境归趋的关键节点，汇集了来自生活、工业和商业来源的各种污染物，并成为它们进入水生和陆地生态系统的主要途径（Huang等人，2020年；Wang等人，2025年）。

然而，传统的甚至先进的污水处理工艺在去除EDCs方面存在根本性局限。去除效率低下导致大量污染物通过出水和污泥排放，持续引发环境风险。例如，类固醇激素在出水中常常以纳克/升（ng/L）的浓度存在（Lei等人，2020年），而疏水性化合物如壬基酚（NP）会吸附在污泥颗粒上，其浓度可高达3649微克/克（Nie等人，2012年）。后续的污泥处理方法（如农业应用、厌氧消化、堆肥等）往往无法固定或降解这些吸附的污染物，从而使其进入土壤和食物链。这些系统性缺陷凸显了迫切需要改进处理技术和风险管理框架。

此外，中国各地EDCs的来源和组成存在显著地域差异。工业化地区（如广东）的污水中主要含有工业化合物如NP，而人口密集的大都市区（如北京）则以家庭来源的类固醇激素为主，其浓度因处理效率受温度影响而季节性波动（Jiang等人，2020年）。尽管在最佳条件下生物处理和三级处理可有效去除某些EDCs，但性能不稳定、运行成本高以及产生有毒副产物限制了其广泛应用（Xu等人，2016年）。当前的生态风险评估显示，某些化合物（如雌二醇（EE2）和NP）在某些接收水体中的风险商数接近安全阈值的九倍（Jiang等人，2020年；Xu等人，2016年）。

尽管取得了这些进展，但仍存在关键知识空白。现有研究主要集中在东部大城市，缺乏涵盖中部、西部和农村地区的全国性视角。对于新兴EDCs的行为、多介质暴露的协同效应以及处理流程的综合性能了解不足。因此，开展全国性的系统研究对于阐明EDCs在污水处理厂中的归趋、去除机制和生态风险至关重要，从而为制定优化的、基于风险的控制策略提供依据。

本研究旨在：（1）分析中国各污水处理厂及代表性大都市区（包括北京、上海、合肥和广州）中EDCs的浓度分布和组成特征；（2）阐明二级生物处理和三级物理化学净化过程中各EDCs组分的去除模式；（3）量化二级处理与三级处理对不同EDCs组分去除效率的相对贡献；（4）利用水生生物的急性和慢性毒性阈值评估最终出水和污泥中残留EDCs组分的生态危害；（5）提出针对性的技术策略以减少城市污水中的EDCs排放。这些发现将为提高EDCs去除效果和制定基于风险的污泥管理实践提供科学依据。

数据收集

关于污水处理厂进水、出水和剩余污泥中EDCs浓度的数据主要来源于2001至2024年间发表的相关文献（Ashfaq等人，2018年；Cai等人，2007年；Chen等人，2020年、2021年；Gao等人，2014年；Han等人，2024年；He等人，2010年、2020年；Hu等人，2009年；Huang等人，2007年、2013年；Jiang等人，2020年；Li等人，2021年；Liang等人，2021年；Nie等人，2012年；Sha等人，2022年；Wang等人，2015年；Wu等人，2016年、2019年；Xiao等人，2014年、2020年；Xu等人，2016年、2017年；Yang等人，2011年；Zhang等人，2015年；Zhao等人）

中国境内EDCs的存在与去除情况

在类固醇雌激素中，雌三醇（E3）的进水平均浓度最高（503.2 ng/L），其次是雌酮（E1）（334.4 ng/L）、EE2（176.2 ng/L）和雌二醇（E2）（156.8 ng/L）。生物处理的平均去除效率分别为：E1（60.8%）至E3（86.2%）。污泥中的富集顺序为E2（8268.2 ng/kg）> E1（3324.0 ng/kg）> EE2（1383.3 ng/kg）> E3（450 ng/kg）。这一现象与它们的辛醇-水分配系数相关

EDCs的物种敏感性分析

通过构建物种敏感性分布（SSD）曲线评估了EDCs对水生生物的急性和慢性毒性效应。5%物种的毒性临界浓度（HC?）显示不同EDCs之间存在显著差异（附录A 图S1）。

所有EDCs的慢性毒性值均低于急性毒性值，表明长期暴露下的风险更大。特别是雌二醇（E1）表现出最高的慢性毒性

结论

本研究全面评估了中国各地污水处理厂中多类EDCs的存在情况、去除效果、归趋及生态风险。研究发现，EDCs在市政污水中普遍存在，平均进水浓度为63.86 μg/L，每年进入处理系统的总量约为4,160吨。尽管污水处理厂的总体去除效率为78.6%，但仍有大量EDCs残留在出水中（21.4%）或积累在污泥中

作者贡献声明

王辉：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据整理。吕楠：数据整理。刘峰：数据可视化。董斌：方法学研究、资金获取、概念设计。徐祖欣：资金获取。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。该作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的审稿或发表决策。

致谢

本研究得到了上海市科学技术委员会（项目编号21DZ1210003）和中国三峡集团（项目编号NBWL 202300014）的支持。